粘弹性流体管流紊流特性的实验研究

运用低速粘度计Low Shear 30和激光多普勒测速仪(LDA)对粘弹性流体的管流流动规律进行了系统的研究,包括流变实验,管内速度分布、湍流度、功率谱和自相关函数等。结果表明,流体的粘弹性质将起到抑制紊流脉动、导致管流速度剖面加大及流体能量耗散减少等作用。     

粘弹性流体法向应力对抽油杆偏磨的影响机理

大庆油田实施聚合物驱油以后,出现了抽油杆受力状况恶化、抽油杆柱严重偏磨的现象,为此开展了粘弹性流体水动力学理论和试验研究,得出了粘弹性流体在抽油机井筒内的流动规律及对抽油杆柱法向应力的影响规律,定量测出了粘弹性流体对抽油杆柱的法向应力值和抽油杆柱产生的偏心率.提出了粘弹性流体的法向力是造成抽油机井杆管偏磨的主要原因,建立了法向力作用下抽油杆纵向横向弯曲模型,并提出了抽油杆加扶正器和底部加重的综合防止偏磨措施,应用于大庆油田获得了较好的经济效益.     

三元复合体系在多孔介质中的渗流特性

通过渗流实验,分析了影响三元复合体系及乳状液在多孔介质中渗流特性的因素,建立了三元复合体系在多孔介质中表现为粘弹流体的本构方程,分别推导出了三元复合体系表现为粘性和粘弹性流体的渗流方程。此研究结果对油田开展三元复合驱技术具有指导意义。     

粘弹性流体在开口多孔介质中的热对流启动

对底部等温加热、上端开口多孔介质中粘弹性流体进行了线性稳定性分析。使用了修正后的Darcy定律用于描述粘弹性流体在多孔介质内的流动特征,并引入了等压边界条件描述开口特征。使用了特征松弛时间（λ）和延迟时间（ε）表征粘弹性流体性质,并选择了4组不同的（λ）和（ε）作为算例对热对流启动时的临界瑞利数进行了数值求解。结果显示,松弛时间的增大会使得流体更易失稳,从而提前热对流的启动;而延迟时间的增大则会起到稳定流动的作用,使得热对流启动推迟。流动模式仅与延迟时间有关。扰动温度等值线图显示,其样式与边长（a）和弹性参数有关。     

三元复合体系在多孔介质中的渗流特性

通过渗流实验,分析了影响三元复合体系及其乳状液在多孔介质中渗流特性的因素,建立了三元复合体系在多孔介质中表现为粘弹流体的本构方程,分别推导出了三元复合体系表现为粘性和粘弹性流体的渗流方程。结合实验,对其渗流方程计算结果进行了检验。结果表明,用粘弹流体的渗流方程可以较准确地描述三元复合体系的渗流特性。此研究结果对油田开展三元复合驱技术具有指导意义     

粘弹性表面活性剂胶束酸在砂岩储层分流酸化中的应用

粘弹性表面活性剂(VES)技术已在碳酸盐岩油气藏压裂、酸化中得到成功的应用,同样VES技术可应用于砂岩酸化。实验合成出新型粘弹性表面活性剂-芥子酰胺丙基甜菜碱(SAP-BET),由于SAP-BET为具有很长疏水碳链的两性粘弹性表面活性剂,所以用其配制的胶束流体具有良好的粘弹性行为,可用其配制具有自主分流、控滤失等特性的酸液或清洁压裂液。根据粘性表皮系数,建立了砂岩VES胶束流体分流酸化技术。该酸化工艺适合高温非均质多层砂岩油藏分流酸化。     

孤岛油田东区原油流变性研究

重质高粘原油在地层条件下表现为非线性渗流,其流变性测试结果对于指导其油藏的开发具有重要意义。对孤岛油田东区重质高粘原油渗流流变性进行了研究。结果表明,该区含气原油为假塑性流体,地层条件下非线性渗流显著;脱气原油粘弹性较弱;注水开发时,油水井间的水驱速度应控制在0．885m/d以内。     

扩张流道内修正上随体Maxwe Ⅱ粘弹性流体的流动

提出了描述粘弹性流体流变特性的修正上随体Maxwe Ⅱ本构方程，利用数值计算方法模拟了该流体在扩张流道中的流动特征，给出了流场图和速度场图，并分析了修正上随体MaxweⅡ流体的非牛顿幂律特性及粘弹性对流场的影响。研究表明，在扩张流道中，随着幂律指数的逐渐增大，速度等值线逐渐向凹角内伸展，流动区域增大；随着粘弹性的增强，流体的波及体积增加，波及效率增大。     

动态Gassmann‘s方程：渗透性和部分饱和的影响

由岩石引起的地震波粘弹性响应取决于孔隙流体相对于固相运动，流体运动多半与内部波动引起的孔隙压力分布有关，而这种孔隙压力分布又取决于岩石孔隙的微观结构以及饱和度大小，我们在两种不同的尺度上讨论了波动引起的流体流动：（１）非均匀饱和度这一最小尺度上（如：在单孔中）的局部微观流动（喷流）。（２）饱和或干性区域大尺度内的宏观流动。本文的目的就是探索各种机理产生的多孔介质的粘弹性特性，我们在均匀围压（体积）     

微孔道中残余油膜受力与变形的数值计算

为了分析流体的粘弹性和岩石的润湿性对微孔道中残余油膜受力和变形的影响,从水动力学角度探索聚合物溶液的驱替机理,结合连续性方程、运动方程、上随体Maxwell本构方程建立了粘弹性流体在微孔道中的流动方程,运用数值分析对流场进行了计算,得到了聚合物溶液作用在不同润湿性岩石表面上的残余油膜的受力及变形情况。计算结果表明:与无弹性的驱替液相比,聚合物溶液作用在残余油膜上的法向偏应力发生了突变,同时聚合物溶液的粘弹性越大,作用在残余油膜上的法向偏应力越大,残余油膜的变形就越大;对于不同润湿性的岩石,亲油岩石表面的油膜比亲水的变形稍大一些,为下一步计算特殊边界条件的残余油的受力与变形及残余油膜的破裂问题奠定了基础。     

强衰减介质中地震波场的频率—空间域特征

强衰减模型,是应用Biot理论的基本思想通过运动方程描述介质吸收衰减特征的黏弹性介质模型。相对于传统的黏弹性模型和黏弹孔隙介质模型,可以简便且精准地刻画稠油储层、近地表松散沉积层等的强衰减性。为此,利用优化的25点频率—空间域有限差分算法,模拟了强衰减模型介质中的波场特征,并根据近地表低速层介质的实际情况,研究了孔隙度、流体黏度和介质黏弹性三种物理因素的衰减机理。结果表明：孔隙度、流体黏度和介质黏弹性都是影响地震波强衰减和高频散特征的重要因素,而且对横波衰减的影响都明显强于纵波。其中,介质黏弹性是造成地震波高频衰减的关键,其他因素均能影响地震波有效频率范围内能量的衰减,尤其介质孔隙度的增大引起地震波的衰减最强。通过对比完全弹性、一般黏弹性和强衰减理论下的模拟波场,研究了浅、表层强衰减介质对深层波场信息的影响。结果表明,强衰减模型刻画近地表介质更符合实际,能为涉及不同衰减机制的强衰减介质的研究和强衰减补偿理论的建立奠定基础。     

预交联凝胶封堵性实验研究

定性研究了预交联凝胶颗粒对裂缝性低渗透油藏的封堵性能.通过裂缝岩心流动实验,明确了颗粒的强度、韧性、颗粒粒径与裂缝宽度的匹配关系、颗粒的悬浮性、粘弹性对裂缝性低渗透油藏封堵效率的影响,提出运移临界压力梯度和破裂临界压力梯度的大小是颗粒使深部液流转向的重要因素.     

粘弹性清洁压裂液的作用机理和现场应用

常规水基压裂液破胶后具有较高的残渣量,对支撑裂缝伤害较大,在一定程度上影响了油气田的产量.研究开发出了新型的VES清洁压裂液体系,它是由VES粘弹性表面活性剂和水或盐水组成.该压裂液集粘弹性、抗剪切性、自动破胶性于一体.通过分析VES清洁压裂液的粘弹性形成机理、抗剪切机理、携砂机理、破胶机理、滤失机理、伤害机理,表明粘弹性清洁压裂液具有独特的分子结构和独特的流变性能,它具有配制简便,使用添加剂种类少,不存在残渣,对储层伤害小等特点.现场实验表明,清洁压裂液具有破胶性能,施工摩阻低,携砂能力强,可有效地控制缝高.与使用水基压裂液的邻井相比,粘弹性清洁压裂液压裂施工后增产效果明显.     

二元复合驱采出液性能变化规律实验研究

针对辽河油田锦16块实施无碱二元复合驱采出液回注的问题,通过室内驱替实验模拟该区块实施二元复合驱的采出液,测定不同注入阶段采出液的聚合物质量浓度、表面活性剂质量分数、界面张力、黏弹性及流变性,研究二元复合驱采出液的性能变化规律。结果表明：采出液中聚合物质量浓度和表面活性剂质量分数随着注入孔隙体积倍数的增加而增加,注入0.54 PV时达到最大值,之后随着注入孔隙体积倍数的增加而降低;采出液的界面张力介于0．8～7．0mN／m;采出液具有一定的黏弹性;不同注入阶段的采出液表现出了剪切稀释性和剪切增稠性的流变规律。     

A study of different fluid droplets impacting on a liquid film

Knowledge of droplet dynamics provides the basis of predicting pressure drops, holdups and corrosion inhibitor distribution in multiphase flow. Droplet size and its distribution also determine the separation efficiency between different phases. Experimental observations were conducted for droplet impingements with different fluids, droplet sizes and velocities, and film thicknesses. The observed transition boundaries were compared with the models developed by different authors. For impingement on a deep pool surface, the Marengo and Tropea correlation for splashing does not agree with the experimental results in this study. The Bai and Gosman critical Weber number for bouncing agrees with the water results but not the oil results. Three new correlations for transition boundaries between bouncing, coalescence, jetting and splashing were proposed and compared with the experimental observations.     

Effects of Thermal and Shear History on the Viscoelasticity of Daqing Crude Oil

The relationship between the viscoelasticity and thermal and shear history of waxy crude is important for the safety analysis of waxy crude pipeline operation. A series of oscillatory shear experiments were performed to test the viscoelastic parameters of Daqing crude oil with a controlled-stress rheometer RSH150. The results indicate that the storage modulus and loss modulus increase in an exponential fashion with decreasing testing temperature. There exists a worst heating temperature for the rheological behavior. The strength of waxy structure and gelation temperature increase as the cooling rate is reduced. The shear action is characterized by energy dissipation due to viscous flow. At the same shear temperature, the strength of waxy structure decreases rapidly and finally attains a stable state as the energy dissipation due to viscous flow is increased. Keeping the same energy dissipation due to viscous flow, the closer the shear temperature is to the test temperature, the lower storage modulus, loss modulus, and gelation temperature would emerge. When being close to or higher than the abnormal point, the shear temperature has few influences on the viscoelasticity. The recovery of waxy structure after shear action exhibits an irreversible property.     

采出液配制二元复合体系可行性实验研究

辽河油区锦16块实施二元复合驱时,产生大量采出液,同时要向油层注入大量水以保持油层压力。通过室内驱替实验模拟该区块实施复合驱后二元体系的采出液,测定采出液配制二元复合体系的界面张力、黏度稳定性及流变性,研究采出液配制二元复合体系的可行性。结果表明:不同注入阶段采出液配制的二元复合体系所需的聚合物用量均比深部处理污水配制相同黏度的聚合物干粉用量少;采出液配制的二元复合体系界面张力可达10-3mN/m;采出液配制的二元复合体系的黏度具有较好的稳定性;采出液配制的二元复合体系具有较好的黏弹性。因此,采出液配制二元复合体系是可行的。     

微流变学研究钻井液静态黏弹性特征

钻井液在静止时微观结构和性能逐渐变化,通过微流变技术研究了钻井液在静止状态下黏弹性的变化过程。配制了6种不同配方的油基钻井液,在高速搅拌后使用Rheolaser流变仪测试了钻井液的黏弹性变化。实验发现油基钻井液的网络结构是悬浮重晶石的骨架,在高速搅拌后,钻井液的网络结构被打散,在静止时结构开始恢复,损耗因子随着时间延长越来越小,意味着重晶石沉降的速率越来越小;性能不好的钻井液静置一段时间后黏度因子和弛豫时间发生下降,其结构开始失稳,此时可能导致严重的重晶石沉降问题;有机土和提切剂对钻井液的微观结构有明显的加强作用,当这种可以形成结构的材料达到一定浓度后,其结构恢复得更快。微流变学可以在微观角度来描述钻井液的结构变化过程,这对进一步研究和了解钻井液复杂的性能变化有重要的意义。     

硼冻胶压裂液粘弹性初探

硼冻胶压裂液的粘弹性是影响压裂液性能的重要参数之一。经对硼冻胶压裂液粘弹性影响因素的研究得知,在硼冻胶压裂液中,储存模数受时间、温度、稠化剂类型及交联环境pH值的影响。不同的稠化剂由于分子结构不同,硼离子对弹性的影响不同,硼香豆胶粉较硼羟丙基瓜胶冻胶压裂液粘弹性提高明显。